第1页计算机网络与通讯第5讲局域网第2页计算机网络与通讯几个特性：数据传输率高（0.110000Mbps）网络覆盖范围小（0.125km）误码率低（10-810-11）信息传递采用广播或交换方式第3页计算机网络与通讯局域网目的 局域网目的资源共享软件共享交换数据硬件共享设备共享资源就是指在有限时间内能为用户提供服务的设备，包括软设备与硬设备。合理分配资源是网络的最终目的，而网络中对资源的需求存在着以下几个特点：难以预测用户需要资源的确切时间；难以预测用户占用网络资源的时间；大部分时间里，用户并不需要占用网络资源；一旦用户需要占用资源，则希望能及时获得网络资源 第4页计算机网络与通讯对资源的分配可以采用分配策略：排队（queueing）每个时刻只有一个用户可以获得资源，其他用户都排在队列中等待；分割（splitting） 将资源容量分割成若干片，各每个用户要求服务的用户一片；封锁（blocking）每个时刻只有一个用户可以获得资源，其他用户的要求都被拒绝；粉碎（smashing）很多用户争用资源，但是没有一个用户拿到足够的资源容量，结果将都得不多需要的服务。第5页计算机网络与通讯5.25.2局域网拓扑结构局域网拓扑结构星形结构总线结构环形结构树形结构网状结构混合结构主机头端桥接器放大器局域网中常见的网络拓扑结构包括星形结构、总线形结构、树型结构、环形结构等。第6页计算机网络与通讯其他示意图：匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网 环形网第7页计算机网络与通讯在星形拓扑结构中，网络中的各结点通过点到点的方式连接到一个中央结点(又称中央转接站)上，由该中央结点向目的结点传送信息。中央结点执行集中式通信控制策略，因此中央结点相当复杂，负担比各结点重得多。在星形网中任何两个结点要进行通信都必须经过中央结点控制。 星形拓扑的优点：网络结构简单，便于管理，便于大型网络的维护和调试；控制简单，建网容易，移动工作站较为简单；网络延迟时间较短，误码率较低；中央结点和中间接线盒都有集中点，可方便地提供服务和网络重新配置；每个连接只接一个主机站点，连接故障只影响一个结点，不影响全网；每个站点直接连到中央结点，故障容易检测和隔离，可很方便地将有故障的站点从系统中删除；任何一个连接只涉及到中央结点和一个站点，介质访问控制与协议较为简单。1 星形拓扑结构第8页计算机网络与通讯星形拓扑的缺点：一条通信线路只被该线路上的中央结点和一个站点使用，线路利用率不高；中央结点负荷太重，而且当中央结点产生故障时，全网不能工作，对中央结点的可靠性和冗余度要求很高。星形拓扑中每个站点直接和中央结点相连，需要大量电缆，电缆沟、维护、安装等一系列问题会产生，因此而增加的费用相当可观。第9页计算机网络与通讯 总线拓扑结构总线拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上，或称总线上。任何一个结点信息都可以沿着总线向两个方向传播扩散，并且能被总线中任何一个结点所接收。 总线形拓扑结构的优点 ：结构简单灵活，非常便于扩充，网络响应速度快；设备量少、价格低廉、安装使用方便；某个站点失效不会影响到其他站点；共享资源能力强，便于广播式信息传输，一个结点发送的数据帧所有结点都可接收；所需电缆长度较短，减少了安装费用，易于布线和维护；易于扩充，在层、线的任何点都可将欲增加的新站点接入或者通过中继器加上一个附加段来增加长度；多个结点共用一条传输信道，信道利用率高； 传输速率高，可达l-l0Mbps。第10页计算机网络与通讯5.15.1局域网技术基础局域网技术基础定义及特性定义是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。 三个属性：局域网络是一个通信网络，从协议层次来看，包含着低三层的功能。将连到局部网络的数据通信设备加上高层协议和网络软件才组成为计算机网络，我们才能称之为计算机局部网络；局域网络中的数据通信设备是广义的，包括计算机、终端以及各种外围设备；局域网络的小区域可以是一个建筑物内，一个校园网络或者大至几十公里直径的一个区域。第11页计算机网络与通讯总线形拓扑结构的缺点 ：总线拓扑网络不是集中控制，故障检测需在网上各个站点进行，故障诊断困难；如果传输介质发生故障，则整个总线被切断，因而故障隔离困难；扩充操作复杂，在总线的干线基础上扩充，可采用中继器，但需重新配置，包括电缆长度的剪裁，终端器的调整等；接在总线上的站点要有介质访问控制功能，因此站点必须具有智能性，从而增加了站点的硬件和软件费用；由于总线拓扑结构在媒体访问控制策略上采用争用方式，容易产生冲突；总线上站点数适中时，网络效率较高，一但站点数量突破限制，则网络效率降低较为明显。第12页计算机网络与通讯 环形拓扑结构环结构中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环路中各结点地位相同，环路上任何结点均可请求发送信息，请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环形网中的数据按照设计主要是单向也可以双向传输(双向环)。由于环线公用，一个结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流的目的地址与环上某结点地址相符时，信息被该结点的环路接口所接收，并继续流向下一环路接口，直至流回到发送该信息的环路接口为止。 环形拓扑结构的优点 ：信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，简化了路径选择的控制；环形拓扑结构不存在介质访问冲突问题；某个结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；环形网络支持优先级策略，级别高结点优先发送； 所需电缆长度短于星形拓扑，同时无需配制接线盒。第13页计算机网络与通讯环形拓扑结构的缺点 ：扩充环配置较为困难，同样关闭一部分已接入网站点的操作也较为复杂；由于信息串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长。媒体访问控制协议相对于总线形拓扑结构较为复杂。 。第14页计算机网络与通讯 树形拓扑结构树形结构是总线形结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路；也可以把它看成是星形结构的叠加。树形结构以其独特的特点而与众不同，具有层次结构，是一种分层网络，网络的最高层根结点是头端，中间层次是信号放大器，叶结点是计算机。树形结构网络分为双电缆系统和单电缆系统，双电缆系统在树形网络的任何两个结点间存在两条并行铺设完全相同的电缆，一条用于传递上行信号，另一条用于传递下行信号；单电缆系统在两个结点之间仅存在一条电缆，将电缆频带分为两个部分，低频段用于计算机到头端的通信，高频用于头端到计算机的通信。在树形结构中，任何一个结点计算机送出的信息都上行传递至根结点的头端，由头端接收后重新发送到所有的叶结点计算机，信号传递中由中间的信号放大器进行信号放大，因此，树形结构中的信号可以传遍整个传输介质，是属于典型的广播式网络。第15页计算机网络与通讯树形拓扑结构的优点 ：结构比较简单，成本低；网络中任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输；网络中结点扩充方便灵活，寻找链路路径较为方便；网络带宽高，支持电视等多种信号的同时传递。树形拓扑结构的缺点 ：除叶结点及其相连的链路外，任何一台放大器或链路产生故障都会影响整个网络系统的正常运行 ；对根结点头端设备的依赖性太大，如果头端设备发生故障，则全网不能正常工作 。第16页计算机网络与通讯 网状拓扑结构网状结构最大的特点就是局域网络中任何一个结点都存在两个以上到其他结点的链接，网络中任意两个结点之间都存在着两个以上的路径。网状拓扑结构的优点 ：网络可靠性高，一般通信子网中任意两个结点之间，存在着两条或两条以上的通信路径；网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率；网内结点共享资源较为容易；可改善线路的信息流量分配；可选择最佳路径，传输延迟小。网状拓扑结构的缺点 ：控制复杂，软件复杂；线路费用高，不易扩充。第17页计算机网络与通讯5.35.3局域网协议局域网协议 局域网参考模型局域网拥有参考模型（L&MAN/RM）和实现模型(L&MAN/IM)，参考模型是仿照ISO/OSI RM提出的。 应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层逻辑链路控制子层媒体访问控制子层物理层网络层PSAPMSAPLSAPNSAP介质第18页计算机网络与通讯针对该参考模型，需要注意以下内容： 上层实体与下层实体间的通信通过接口实现，在参考模型中通过服务访问点定义接口；在物理层与MAC子层之间只存在一个服务访问点，说明MAC子层只有一个实体；在MAC子层与LLC子层之间也同样只存在一个服务器访问点，同样也只有一个实体； LLC子层与网络层之间存在多个服务访问点，说明网络层存在多个实体；服务访问点中定义的服务原语描述下层提供的服务，并规定通过服务访问点向下层实体所必须传递的信息，以便上层实体调用原语获得下层实体提供的服务；在异系统同层的实体之间同样存在着服务与被服务关系，也存在着同样的服务原语。第19页计算机网络与通讯 局域网层次及其功能物理层信号的编码与译码前导码的生成与去除信号的发送与接收局域网层次LLC数据链路层MAC数据帧的组装与发送数据帧的拆卸、地址识别与差错检测管理链路层通信（包括流量控制）主机组播与广播提供一个或多个服务访问点用户组播与广播逻辑链接的建立与撤销LLC数据帧的组装与拆卸局域网数据链路层的两层地址（SAP地址） MAC地址：标识局域网上的一个主机LLC地址：标识一个LLC用户第20页计算机网络与通讯 IEEE802局域网协议标准（Protocol Standard of Local Area NetworkIEEE802 Std.）是基于OSI参考模型的适用于局域网环境的协议标准。IEEE 802是局域网的实现模型。第21页计算机网络与通讯()IEEE 802.1: LAN标准概观和体系结构802.1B:LAN/MAN管理(1995)。定义了一种进行远程管理用的、与OSI管理一致的体系结构和环境。802.1D:MAC网桥(1998)。提供快速业务量功能和过滤业务。802.1E:系统负载协议(1994)。规定用于管理有关在802LAN上装载的一组服务和协议。802.1F:用于IEEE 802管理信息的公共定义和过程(1993)。802.1G:远程MAC桥接(1998)。规定本地MAC网桥操作远程网桥的方法。802.1H:在局域网中以太网2.0版MAC桥接(1997)。802.1Q:虚拟桥接局域网(1998)。(2)IEEE 802.2:逻辑链路控制(LLC，包括简单无连接、连接方式，带确定无连接等服务)(1998)。第22页计算机网络与通讯(3)IEEE 802.3:带冲突检测的载波侦听多址访问(CSMA/CD)的访问方法和物理层规范。 802.3ac:VLAN的帧扩展(1998)。802.3ab:1000Base-T物理层参数和规范。802.3ad:多重链接分段的聚合协议(Aggregation of Multiple Link Segments)(2000)。(4)IEEE 802.4:逻辑权标总线访问方法和物理层规模(1990)。(5)IEEE 802.5:权标环访问方法和物理层规范(1997)。 802.5r:专用的权标环的运行(1997)。802.5t:100Mbps高速权标环访问方法(2000)。(6)IEEE 802.6:城域网(Metropolitan Area Network,MAN)访问方法和物理层规范(1994)。1995年附加了MAN的DQDB子网上面面向连接的服务协议。第23页计算机网络与通讯(7)IEEE 802.9:在MAC和物理层上综合语音和数据(Integrated Voice and Data,IVD)局域网技术(1996)。(8)IEEE 802.10:可互操作的局域网安全标准(Standard for Interoperable LAN Security,SILS)(1998)。附加有安全体系结构框架的802.10a和密钥管理的802.10c。(9)IEEE 802.11:无线局域网的MAC协议和物理层规